Luận án Tiến sĩ Y học: Nghiên cứu đặc điểm lâm sàng, cận lâm sàng và đột biến gen ATP7B trên bệnh nhân Wilson người lớn

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:144

Thêm vào BST

Báo xấu

10
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Luận án Tiến sĩ Y học "Nghiên cứu đặc điểm lâm sàng, cận lâm sàng và đột biến gen ATP7B trên bệnh nhân Wilson người lớn" trình bày mô tả đặc điểm lâm sàng và cận lâm sàng của bệnh nhân Wilson; Xác định tỷ lệ và đặc điểm đột biến gen ATP7B; Khảo sát mối liên quan giữa kiểu gen và kiểu hình của bệnh Wilson.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận án Tiến sĩ Y học: Nghiên cứu đặc điểm lâm sàng, cận lâm sàng và đột biến gen ATP7B trên bệnh nhân Wilson người lớn

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ Y TẾ ĐẠI HỌC Y DƯỢC THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LÊ HỮU PHƯỚC NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM LÂM SÀNG, CẬN LÂM SÀNG VÀ ĐỘT BIẾN GEN ATP7B TRÊN BỆNH NHÂN WILSON NGƯỜI LỚN CHUYÊN NGÀNH: NỘI TIÊU HÓA MÃ SỐ: 62722001 LUẬN ÁN TIẾN SĨ Y HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: 1. PGS.TS. BÙI HỮU HOÀNG 2. PGS.TS. HOÀNG ANH VŨ THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH, NĂM 2023
i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, các kết quả nghiên cứu được trình bày trong luận án là trung thực, khách quan và chưa từng được công bố ở bất kỳ nơi nào. Tác giả Lê Hữu Phước
ii MỤC LỤC Trang LỜI CAM ĐOAN .............................................................................................. i MỤC LỤC ......................................................................................................... ii DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT VÀ THUẬT NGỮ ANH - VIỆT .................. iv DANH MỤC BẢNG ......................................................................................... v DANH MỤC BIỂU ĐỒ, SƠ ĐỒ .................................................................... vii DANH MỤC HÌNH ....................................................................................... viii ĐẶT VẤN ĐỀ ................................................................................................... 1 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU ........................................................... 3 1.1. Lịch sử bệnh Wilson ............................................................................... 3 1.2. Dịch tễ học .............................................................................................. 5 1.3. Bệnh sinh................................................................................................. 6 1.4. Gen ATP7B ........................................................................................... 10 1.5. Biểu hiện lâm sàng ................................................................................ 15 1.6. Cận lâm sàng ......................................................................................... 18 1.7. Phân loại kiểu hình................................................................................ 22 1.8. Chẩn đoán ............................................................................................. 22 1.9. Điều trị .................................................................................................. 25 1.10. Tình hình nghiên cứu bệnh Wilson tại việt nam và thế giới............... 29 CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .............. 36 2.1. Thiết kế nghiên cứu............................................................................... 36 2.2. Đối tượng nghiên cứu ........................................................................... 36 2.4. Cỡ mẫu của nghiên cứu......................................................................... 37 2.5. Xác định các biến số ............................................................................. 37
iii 2.6. Phương pháp và công cụ đo lường, thu thập số liệu ............................. 41 2.7. Quy trình nghiên cứu ............................................................................ 48 2.8. Phương pháp phân tích dữ liệu ............................................................. 50 2.9. Đạo đức trong nghiên cứu ..................................................................... 51 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ....................................................... 52 3.1. Đặc điểm lâm sàng, cận lâm sàng ......................................................... 52 3.2. Kết quả phân tích đột biến gen ATP7B ................................................. 63 3.3. Mối liên quan kiểu gen-kiểu hình của bệnh Wilson ............................. 70 CHƯƠNG 4: BÀN LUẬN .............................................................................. 79 4.1. Đặc điểm lâm sàng, cận lâm sàng ......................................................... 79 4.2. Đột biến gen ATP7B ............................................................................. 95 4.3. Mối liên quan kiểu gen-kiểu hình của bệnh Wilson ........................... 106 4.4. Điểm mới và hạn chế của đề tài .......................................................... 110 KẾT LUẬN ................................................................................................... 112 KIẾN NGHỊ .................................................................................................. 114 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU LIÊN QUAN TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC
iv DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT VÀ THUẬT NGỮ ANH - VIỆT Viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt ACMG American College of Medical Hiệp hội Di truyền Y học Genetics Hoa Kỳ ALT Alanine aminotransferase AST Aspartate aminotransferase ATP7B ATPase copper transporting Gen ATP7B Beta Cp Ceruloplasmin Ceruloplasmin CTR1 Copper Transporter 1 Chất vận chuyển đồng 1 INR International Normalized Ratio Đánh giá quá trình đông máu K.F Kayser-Fleischer Kayser-Fleischer MBDs Metal Binding Domains Vùng gắn kim loại MRI Magnetic Resonance Image Cộng hưởng từ PCR Polymerase Chain Reaction Phản ứng khuếch đại chuỗi nhờ enzyme DNA polymerase T1W T1 Weighted Chuỗi xung T1W T2W T2 Weighted Chuỗi xung T2W
v DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1. Các cột mốc khám phá bệnh Wilson ................................................ 3 Bảng 1.2. Phân bố các loại đột biến gen ATP7B theo vị trí địa lý trên thế giới ......................................................................................................................... 14 Bảng 1.3. Bảng điểm chẩn đoán bệnh Wilson theo thang điểm Leipzig ........ 24 Bảng 1.4. Phân bố thể lâm sàng của bệnh Wilson các quốc gia trên thế giới 29 Bảng 1.5. Giá trị của Ceruloplasmin máu trong chẩn đoán bệnh Wilson ...... 30 Bảng 1.6. Giá trị của đồng niệu 24 giờ trong chẩn đoán bệnh Wilson ........... 31 Bảng 2.1. Các biến số nghiên cứu ................................................................... 37 Bảng 3.1. Phân bố bệnh nhân theo tuổi chẩn đoán và giới ............................. 52 Bảng 3.2. Phân bố bệnh nhân theo dân tộc, địa phương ................................. 53 Bảng 3.3. Tiền sử gia đình .............................................................................. 54 Bảng 3.4. Phân bố bệnh nhân theo tuổi khởi phát .......................................... 54 Bảng 3.5. Triệu chứng lâm sàng ..................................................................... 55 Bảng 3.6. Sinh hóa máu .................................................................................. 58 Bảng 3.7. Xét nghiệm huyết học ..................................................................... 59 Bảng 3.8. Siêu âm bụng .................................................................................. 59 Bảng 3.9. Hình ảnh cộng hưởng từ sọ não ...................................................... 60 Bảng 3.10. Thể lâm sàng theo thang điểm Leipzig......................................... 61 Bảng 3.11. Phân bố vòng K.F theo thể lâm sàng ............................................ 61 Bảng 3.12. Phân bố nồng độ ceruloplasmin máu theo thể lâm sàng .............. 62 Bảng 3.13. Phân bố đồng niệu 24 giờ theo thể lâm sàng ................................ 62 Bảng 3.14. Đặc điểm kiểu gen ........................................................................ 63 Bảng 3.15. Các loại đột biến được phát hiện trong nghiên cứu...................... 64 Bảng 3.16. Phân bố theo vị trí của 112 alen có đột biến ................................ 66 Bảng 3.17. Kiểu đột biến................................................................................. 67
vi Bảng 3.18. Đặc điểm lâm sàng, cận lâm sàng 2 trường hợp không phát hiện đột biến gen ........................................................................................................... 69 Bảng 3.19. Đặc điểm 04 trường hợp phát hiện bệnh qua tầm soát ................. 70 Bảng 3.20. Tuổi khởi phát, lâm sàng và sinh hóa 08 trường hợp đột biến đồng hợp tử............................................................................................................... 71 Bảng 3.21. Tuổi khởi phát, lâm sàng và sinh hóa 40 trường hợp đột biến dị hợp tử kép ............................................................................................................... 71 Bảng 3.22. Tuổi khởi phát, lâm sàng và sinh hóa 16 trường hợp đột biến dị hợp tử đơn............................................................................................................... 73 Bảng 3.23. So sánh tuổi khởi phát ở nhóm đồng hợp tử và dị hợp tử kép ..... 74 Bảng 3.24. So sánh tuổi khởi phát ở nhóm đồng hợp tử và dị hợp tử đơn ..... 74 Bảng 3.25. So sánh tuổi khởi phát ở nhóm dị hợp tử kép và dị hợp tử đơn ... 74 Bảng 3.26. Mối liên quan giữa kiểu gen và vòng K.F .................................... 75 Bảng 3.27. So sánh ceruloplasmin máu ở nhóm đồng hợp tử và dị hợp tử kép ......................................................................................................................... 75 Bảng 3.28. So sánh ceruloplasmin máu ở nhóm đồng hợp tử và dị hợp tử đơn ......................................................................................................................... 76 Bảng 3.29. So sánh ceruloplasmin máu ở nhóm dị hợp tử kép và dị hợp tử đơn ......................................................................................................................... 76 Bảng 3.30. So sánh đồng niệu 24 giờ ở nhóm đồng hợp tử và dị hợp tử kép. 77 Bảng 3.31. So sánh đồng niệu 24 giờ ở nhóm đồng hợp tử và dị hợp tử đơn 77 Bảng 3.32. So sánh đồng niệu 24 giờ ở nhóm dị hợp tử kép và dị hợp tử đơn ......................................................................................................................... 78 Bảng 3.33. Mối liên quan giữa kiểu gen và thể lâm sàng ............................... 78
vii DANH MỤC BIỂU ĐỒ, SƠ ĐỒ Biểu đồ 3.1. Vòng Kayser-Fleischer ............................................................... 56 Biểu đồ 3.2. Nồng độ ceruloplasmin máu....................................................... 57 Biểu đồ 3.3. Đồng niệu 24 giờ ........................................................................ 57 Sơ đồ 1.1. Hấp thu, chuyển hóa đồng trong cơ thể ........................................... 7 Sơ đồ 2.1. Quy trình phân tích đột biến gen ATP7B....................................... 43 Sơ đồ 2.2. Quy trình nghiên cứu ..................................................................... 49
viii DANH MỤC HÌNH Hình 1.1. Enzyme ATP7B tổng hợp ceruloplasmin trong thể Golgi và đưa vào máu .................................................................................................................. 11 Hình 1.2. Enzyme ATP7B từ thể Golgi ra bào tương để thải đồng qua đường mật ................................................................................................................... 11 Hình 1.3. Các vùng chức năng của protein ATP7B và những đột biến thường gặp. .................................................................................................................. 13 Hình 1.4. “Khuôn mặt gấu trúc” ..................................................................... 21 Hình 3.1. Vòng Kayser-Fleischer của bệnh nhân Nguyễn Thị H., sinh năm 1996 ......................................................................................................................... 56 Hình 3.2. Cộng hưởng từ sọ não của bệnh nhân Nguyễn Thị H., sinh năm 1996. Tăng tín hiệu trên T2W vùng đồi thị, đối xứng 2 bên .................................... 60 Hình 3.3. Đột biến p.Val176fsStop203 (Exon 2)............................................ 67 Hình 3.4. Đột biến p.Thr850Ile (Exon 10) ...................................................... 68 Hình 3.5. Đột biến p.Ser105Stop (Exon 2) ..................................................... 68 Hình 3.6. Đột biến IVS7+3A > T (Intron 7) ................................................... 69
1 ĐẶT VẤN ĐỀ Bệnh Wilson là một bệnh di truyền lặn trên nhiễm sắc thể thường, do đột biến gen ATP7B, được phát hiện vào năm 1912. Gen này có vai trò điều hòa quá trình phân bố và thải trừ đồng (Cu) trong cơ thể. Khi gen ATP7B đột biến, quá trình đào thải đồng bị rối loạn sẽ làm cho đồng lắng đọng trong mô và gây tổn thương tế bào1. Tỷ lệ mắc bệnh khoảng 1/30.000 trẻ sinh ra và người lành mang gen bệnh dao động 1/90-1/150, được xếp vào nhóm bệnh hiếm gặp2. Đây là căn bệnh vô cùng phức tạp, biểu hiện lâm sàng đa dạng, tổn thương nhiều cơ quan. Bệnh nhân có thể đến khám tại các chuyên khoa: nội thần kinh, tiêu hóa, gan mật, xương khớp, huyết học… Trong cùng một thể lâm sàng nhưng triệu chứng lại khác nhau giữa các bệnh nhân. Ba dấu hiệu được xem là “đặc trưng” của bệnh Wilson (vòng Kayser-Fleischer, nồng độ ceruloplasmin máu giảm, đồng niệu 24 giờ tăng) cũng rất thay đổi, có thể không xuất hiện. Do đó, việc chẩn đoán sớm càng trở nên khó khăn, thách thức. Năm 1993, nguyên nhân gây bệnh Wilson được phát hiện là do đột biến gen ATP7B3. Từ thời điểm mang tính lịch sử này, các nhà khoa học rất lạc quan, tin rằng bệnh sẽ được phát hiện sớm. Tuy nhiên, phân tích gen gặp nhiều khó khăn do kích thước gen lớn, đột biến rất đa dạng. Tần suất, kiểu đột biến cũng khác nhau tùy theo quốc gia, chủng tộc3,4,5,6. Tính đa dạng trong đột biến tạo nên tính đa dạng trong kiểu gen, làm cho việc xác định mối liên quan kiểu gen- kiểu hình của bệnh Wilson rất phức tạp. Như vậy, hơn 100 năm từ khi được phát hiện, bệnh Wilson vẫn là căn bệnh nguy hiểm, phức tạp. Nguy hiểm bởi nếu không được điều trị, bệnh nhân sẽ tử vong. Phức tạp vì biểu hiện bệnh đa dạng, thay đổi từ triệu chứng lâm sàng, sinh hóa cho đến sinh học phân tử. Điều quan trọng là chúng ta có thể ngăn chặn sự tiến triển, làm thay đổi tiên lượng của căn bệnh phức tạp này.
2 Việc điều trị đặc biệt hiệu quả ở những bệnh nhân được phát hiện sớm, giúp cho họ có cuộc sống gần như bình thường. Brewer G.J. từng nói với bệnh nhân: “Chúng ta không may khi mắc phải căn bệnh di truyền nhưng nếu gặp, hãy là bệnh Wilson vì đây là bệnh có thể điều trị được”. Brewer G.J. cũng từng nói với đồng nghiệp: “Thầy thuốc chúng ta nếu bỏ sót bệnh Wilson sẽ có lỗi rất lớn, chẳng những chúng ta không cứu được bệnh nhân mà còn các thành viên trong gia đình họ”1. Tại Việt Nam, đã có một số công trình nghiên cứu bệnh Wilson như khảo sát đặc điểm lâm sàng, sinh hóa7,8,9,10. Gần đây, các nghiên cứu về đột biến gen ATP7B đã được thực hiện11,12,13,14,15,16,70. Phần lớn các nghiên cứu được tiến hành ở bệnh nhân Wilson trẻ em. Do đó chúng tôi thực hiện đề tài “Nghiên cứu đặc điểm lâm sàng, cận lâm sàng và đột biến gen ATP7B trên bệnh nhân Wilson người lớn” với mong muốn góp phần hoàn thiện “bức tranh” về bệnh cảnh lâm sàng của bệnh nhân Wilson Việt Nam - tạo cơ cở cho việc chẩn đoán sớm. Ngoài ra, chúng tôi cũng mong muốn tìm hiểu phổ đột biến gen ATP7B trên bệnh nhân Việt Nam, cũng như mối liên quan giữa kiểu gen và kiểu hình của bệnh Wilson - tạo cơ sở cho việc tiên lượng bệnh. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU: 1. Mô tả đặc điểm lâm sàng và cận lâm sàng của bệnh nhân Wilson 2. Xác định tỷ lệ và đặc điểm đột biến gen ATP7B 3. Khảo sát mối liên quan giữa kiểu gen và kiểu hình của bệnh Wilson
3 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1. LỊCH SỬ BỆNH WILSON Bệnh Wilson được đặt tên sau khi Samuel Alexander Kinnier Wilson, một bác sĩ chuyên khoa thần kinh sinh ra tại Mỹ, nghiên cứu về căn bệnh này tại Great Britain từ năm 19003. Wilson chứng kiến một số bệnh nhân bị bệnh lý thần kinh đồng thời có tổn thương gan. Ông hồi cứu các trường hợp tương tự từ y văn và phát hiện đây là bệnh có tính gia đình. Năm 1912 ông mô tả căn bệnh này trên tạp chí Brain, bài báo có tiêu đề: “Thoái hóa nhân đậu tiến triển: một bệnh lý thần kinh có tính gia đình liên quan đến xơ gan”. Tuy nhiên, tác giả chỉ biết tổn thương não được gây ra bởi bệnh gan, chưa rõ cơ chế. Trước đó, Kayser (1902) và Fleischer (1903) đã quan sát thấy vòng màu nâu trên giác mạc của những bệnh nhân bị bệnh thần kinh, sau này đặt tên là vòng Kayser- Fleischer1. Từ thời điểm đó, các nhà khoa học luôn tìm hiểu về nguyên nhân, cơ chế bệnh sinh, phương pháp điều trị căn bệnh vô cùng phức tạp này. Sau đây là các cột mốc khám phá bệnh Wilson. Bảng 1.1. Các cột mốc khám phá bệnh Wilson1,3,4,17 Thời gian Tác giả - Thành tựu 1902-1903 Kayser và Fleischer đã phát hiện vòng màu nâu ở giác mạc của những người bị bệnh lý thần kinh, sau này được gọi là vòng Kayser-Fleischer 1912 Bệnh Wilson chính thức được đặt tên sau nghiên cứu, báo cáo của Samuel Alexander Kinnier Wilson 1913 Rumpell ghi nhận có sự tích tụ đồng trong gan của các bệnh nhân Wilson.
4 Thời gian Tác giả - Thành tựu 1945 Glazebrook đã tìm thấy nồng độ đồng tăng cao trong mô gan, não của những bệnh nhân Wilson và vai trò của đồng trong cơ chế bệnh sinh được đề cập 1948 Mandelbrote và cộng sự đã phát hiện hàm lượng đồng gia tăng trong nước tiểu của các bệnh nhân Wilson 1951 Thuốc đầu tiên được sử dụng điều trị là British Antilewisite (BAL). Đây là thuốc dùng đường tiêm, nhiều tác dụng phụ 1952 Hai nhóm nghiên cứu độc lập của Bearn và Scheinberg phát hiện nồng độ ceruloplasmin máu giảm thấp trong hầu hết các trường hợp bệnh Wilson 1956 Penicillamine được Walshe đề xuất sử dụng. Đây là loại thuốc dùng đường uống, có tác dụng tăng thải đồng qua đường niệu 1960 Bearn khẳng định đây là bệnh di truyền lặn nằm trên mhiễm sắc thể thường 1961 Schouwink đề xuất sử dụng kẽm trong điều trị bệnh Wilson 1968 Sternlieb và Scheinberg nhấn mạnh tầm quan trọng của thuốc thải đồng trong điều trị dự phòng các bệnh nhân Wilson không triệu chứng 1973 Walshe đã dùng trientine để điều trị bệnh Wilson. Đây là thuốc thải đồng đường uống, ít độc tính, được sử dụng đối với các bệnh nhân không dung nạp Penicillamine 1993 Bull và cộng sự phát hiện ra gen có vai trò vận chuyển đồng, đó là gen ATP7B, khi nó bị rối loạn dẫn đến tích lũy đồng gây ra bệnh.
5 Hiện nay các nhà khoa học đi sâu tìm hiểu đột biến gen cũng như phân tích mối liên quan kiểu gen-kiểu hình của bệnh Wilson. Hơn 600 loại đột biến gây bệnh đã được phát hiện, chủ yếu ở vùng xuyên màng của gen ATP7B. Tần suất, kiểu đột biến gen khác nhau tùy theo quốc gia, chủng tộc3,6. 1.2. DỊCH TỄ HỌC Tỷ lệ mắc bệnh Wilson thường hay trích dẫn trong y văn là 1/30.000- 1/100.000 dân và tỷ lệ người lành mang gen bệnh khoảng 1/90-1/150, đã được công bố vào năm 19842. Tuy nhiên, những ước tính đó dựa trên các dữ liệu còn hạn chế, cần được đánh giá lại. Thực ra, việc ước tính tần suất bệnh gặp nhiều khó khăn do chúng ta không biết được có bao nhiêu bệnh nhân chưa được chẩn đoán. Để khắc phục điều này, các nhà nghiên cứu đã khảo sát gen trong quần thể. Hơn nữa, tỷ lệ mắc bệnh còn tùy thuộc vào phương pháp, hệ thống khảo sát. Hiện nay, nhờ vào chẩn đoán lâm sàng và đột biến gen, độ lưu hành bệnh Wilson đã có nhiều thay đổi. Để minh họa điều này, chúng ta xem lại kết quả nghiên cứu tần suất mắc bệnh Wilson trong quần thể dân cư ở Sardinia. Sardinia là một hòn đảo có nhiều người mắc bệnh Wilson, tỷ lệ mắc bệnh ước tính theo chẩn đoán lâm sàng là 1/16.000 nhưng tỷ lệ ước tính theo nghiên cứu đột biến gen là 1/2.7002,18. Giải trình tự gen ATP7B 1000 người tham gia nghiên cứu tại vương quốc Anh, phát hiện tỷ lệ đột biến khoảng 1/7.02719. Một số quần thể dân cư sống biệt lập có độ lưu hành bệnh rất cao đã được ghi nhận: Crete (1/15 trẻ sinh ra), Kalymnos, Greece (1/740) và một vùng núi xa ở Romania (1/1130). Những bệnh nhân Wilson ở các vùng này thường có kiểu đột biến gen mang tính đặc trưng của quần thể2. Theo Ngọc Hiếu Trần và cộng sự, tỷ lệ người lành mang gen bệnh Wilson (carrier) của người Việt Nam là 1/100 20.
6 1.3. BỆNH SINH 1.3.1. Chuyển hóa đồng trong cơ thể Đồng là một nguyên tố vi lượng cần thiết cho sự phát triển cơ thể con người. Đồng liên quan đến nhiều con đường chuyển hóa trong tế bào, đóng vai trò là một cofactor của các loại enzyme. Đồng tham gia trong cấu tạo một số enzyme quan trọng như hydroxylase, oxydase… Trong trường hợp thiếu đồng (bệnh Menkes, cắt ruột non hoặc chế độ ăn không thích hợp…) thì sự phát triển của hệ thần kinh, hệ miễn dịch, cấu trúc mô liên kết có thể bị ảnh hưởng nghiêm trọng. Ngược lại, nếu lượng đồng quá dư thừa (bệnh Wilson) sẽ lắng đọng và làm tổn thương các cơ quan, dẫn đến tử vong. Đồng còn có vai trò như chất bảo vệ chống lại các stress oxi hóa trong nhiều cơ quan, bao gồm cả hệ thần kinh trung ương. Ngoài ra, đồng còn có vai trò quan trọng trong chuyển hóa sắt, là một cofactor của ceruloplasmin, oxi hóa Fe2+ thành Fe3+ 21. Tổng lượng đồng trong máu được cân bằng bởi quá trình hấp thu từ ruột non và thải trừ qua đường mật. Hàng ngày, đồng được hấp thu với một lượng cố định từ thức ăn, trung bình 1-1,6 mg. Đồng được hấp thu tại ruột non, sau đó vào máu gắn với albumin và được vận chuyển đến gan22.
7 Đồng từ thức ăn Đồng hấp thu ở ruột Đồng không được hấp thu Ceruloplasmin Thải trừ x GAN X qua mật Giảm trong Giảm trong bệnh Wilson bệnh Wilson Đồng không kết hợp ceruloplasmin (Đồng tự do) Lắng đọng ngoài gan Thải trừ qua đường niệu Thải trừ qua phân Sơ đồ 1.1. Hấp thu, chuyển hóa đồng trong cơ thể “Nguồn: Schilsky M.L, 2004”22 1.3.2. Độc tính của đồng tự do Câu hỏi đặt ra là có phải tình trạng quá tải đồng gây ra bệnh Wilson. Nhiều nghiên cứu đã chứng minh điều đó là sự thật. Khi nuôi dưỡng động vật thí nghiệm với chế độ ăn hàm lượng đồng cao, kéo dài đã gây tổn hại tế bào gan1. Các ion đồng tự do sẽ tạo ra các gốc hydroxyl, gây phản ứng oxi hóa lan tỏa, làm tổn hại tế bào24. Hơn nữa, các phương pháp điều trị bệnh Wilson hiện nay đều nhằm mục tiêu làm giảm lượng đồng trong máu, giúp cải thiện và phục hồi tình trạng bệnh1. Thêm vào đó, hiện nay người ta đã khám phá ra sự khiếm khuyết gen mã hóa enzyme vận chuyển đồng, gây ra bệnh Wilson3. Các bằng chứng thuyết phục trên đã khẳng định sự tích lũy đồng là nguyên nhân căn bản, then chốt dẫn đến tổn thương cơ quan trong bệnh Wilson. Tuy nhiên, đồng gây tổn hại tế bào theo cơ chế nào?
8 Đồng là yếu tố rất cần thiết cho cuộc sống nhưng vô cùng độc hại nếu ở trạng thái tự do hay ion1. Bình thường, hơn 70% lượng đồng tồn tại trong phân tử ceruloplasmin, 20% được gắn kết với albumin, 7-15% gắn kết với transcuprein và 2-5% gắn kết với amino acid23. Khi ở dạng kết hợp, đồng không có độc tính. Gần đây, người ta đã phát hiện 54 loại protein gắn kết hoặc chuyên chở đồng, có ý nghĩa quan trọng trong chuyển hóa và bảo vệ tế bào24. Trong bệnh Wilson, tổng lượng đồng huyết thanh giảm (do ceruloplasmin giảm) nhưng đồng tự do lại tăng. Đây là lượng đồng không kết hợp trong phân tử ceruloplasmin mà ở trạng thái ion. Chính lượng đồng tự do này sẽ gây tổn thương tế bào nếu tình trạng quá tải kéo dài22,25. Đồng là một nguyên tố có tính oxi hóa-khử, có khả năng dịch chuyển từ dạng Cu2+ thành Cu1+ và ngược lại. Có nhiều tranh cãi về cơ chế gây tổn thương tế bào do đồng, gần đây một giả thuyết được chấp nhận là phản ứng giữa đồng và sắt tạo thành gốc hydroxyl24. Fe3+/Cu2+ + O2 ↔ Fe2+/Cu1+ + O2 Fe2+/Cu1+ + H2O2 → Fe3+/Cu2+ + OH+ + OH- (Phản ứng Fenton) O2 + H2O2 ↔ OH+ + OH- + O2 (Phản ứng Haber-Weiss) Các ion đồng tự do sẽ tạo ra các gốc hydroxyl, gây phản ứng oxi hóa lan tỏa, làm tổn hại tế bào. Stress oxi hóa do gốc hydroxyl tấn công trực tiếp các amino acid, gây tổn thương ty thể, hủy hoại màng bào tương, phá vỡ cấu trúc DNA. Những tổn thương này không chỉ gây viêm, kích thích quá trình xơ hóa mà còn dẫn đến loạn sản hoặc hủy hoại tế bào gan. Cơ chế tác động thứ hai là đồng tự do ức chế một số protein chức năng, làm suy giảm hoạt độ các enzyme chống oxi hóa1. Các nghiên cứu đánh giá quá trình stress oxi hóa ở bệnh nhân Wilson cho thấy có sự suy giảm các chất chống oxi hóa như glutathione và vitamin E cùng với sự gia tăng quá trình peroxy hóa lipid. Trong các bệnh nhân Wilson nặng như suy gan cấp, quá trình peroxy hóa lipid thay đổi rõ rệt và hoạt
9 tính các enzyme chống oxi hóa suy giảm trầm trọng24. Thêm vào đó, lượng đồng tự do tăng cao đã làm suy giảm protein X - chất ức chế hiện tượng tế bào chết theo chương trình, kết quả gây hủy hoại hàng loạt tế bào26. Gan là cơ quan đầu tiên bị tích tụ và tổn thương bởi đồng tự do. Trong giai đoạn đầu, đồng bị cô lập bởi metallothionein. Theo thời gian, lượng đồng tăng dần, các tổn thương bắt đầu xuất hiện. Đầu tiên, ion đồng khuếch tán vào trong bào tương, cũng như gắn kết với metallothionein. Quá trình này tiếp diễn cho đến khi các vị trí kết nối đồng trong gan được bão hòa. Trong giai đoạn này các xét nghiệm hóa mô để tìm đồng có thể dương hoặc âm tính, tùy thuộc vào sự hiện diện đồng trong bào quan của tế bào gan. Giai đoạn này thường không có triệu chứng lâm sàng. Sau đó là sự tích lũy mỡ trong tế bào gan, viêm gan thoái hóa mỡ, cuối cùng là tăng transminase máu và có biểu hiện tổn thương gan mật1. Lượng đồng trong nhu mô gan được phân bố không đồng đều, khác nhau từ thùy gan này đến thùy gan khác; từ nốt xơ này đến nốt xơ khác27. Giai đoạn tiếp theo, khi vượt mức dự trữ trong gan, đồng sẽ được phóng thích vào hệ tuần hoàn1. Não là cơ quan tiếp theo bị tổn thương do hiện tượng quá tải đồng. Các vị trí tổn thương thường gặp là bèo sẫm, cầu nhạt, nhân bèo… có đặc điểm đối xứng 2 bên. Tổn thương căn bản trong não là hiện tượng viêm, phù nề, hoại tử tế bào thần kinh. Bệnh nhân vẫn không có triệu chứng trong vài năm nếu sự lắng đọng đồng ở não diễn ra từ từ. Nếu sự tích tụ đồng diễn ra nhanh thì bệnh gan, bệnh thần kinh sẽ trở nên rõ ràng trong thời gian ngắn1. Ngoài ra, đồng tự do còn tấn công tế bào hồng cầu, oxi hóa hemoglobin. Sự oxi hóa hemoglobin xảy ra ngay khi sự tích tụ đồng mới bắt đầu và lượng đồng tự do còn ít. Nồng độ glutathione trong hồng cầu - một chất bảo vệ nội bào chống lại các tổn thương oxi hóa đã giảm mạnh khi bị nhiễm đồng. Cấu
10 trúc dễ bị tổn thương nhất là màng bào tương, đưa đến hiện tượng tán huyết1. Điều này lý giải triệu chứng thiếu máu tán huyết trong bệnh Wilson. 1.4. GEN ATP7B 1.4.1. Vai trò của gen ATP7B trong chuyển hóa đồng Tổng lượng đồng trong cơ thể được điều hòa, cân bằng nhờ gen ATP7A và ATP7B. Enzyme ATP7A định vị tại tế bào ruột non, có vai trò quan trọng trong việc hấp thu đồng. Enzyme ATP7B định vị chủ yếu tại gan, có vai trò quyết định trong việc bài tiết đồng qua đường mật và gắn kết đồng vào phân tử ceruloplasmin. Sau khi được hấp thu từ ruột non vào máu, đồng gắn với các protein (albumin, transcuprein) và các amino acid (histidine, glutamine, threonine…). Sự tương tác với các chất có trọng lượng phân tử thấp này nhằm thúc đẩy quá trình hấp thu đồng ở mô ngoại biên. Phức hợp gắn kết đồng sau đó được vận chuyển đến gan thông qua tĩnh mạch cửa. Tại gan, đồng được chuyển hóa theo 3 con đường, tùy vào nhu cầu của cơ thể và trữ lượng đồng trong máu. Theo đó, đồng có thể được dự trữ trong tế bào gan, bài tiết ngược vào máu dưới dạng ceruloplasmin hoặc thải trừ qua đường mật. Gan là cơ quan chính có chức năng chuyển hóa, ổn định hàm lượng đồng trong cơ thể. Ngoài ra, thận cũng có vai trò thứ yếu trong việc bài tiết đồng qua nước tiểu21,28. Ở mức độ phân tử, CTR1 (Copper Transporter 1) có tác dụng chuyên chở đồng vào trong tế bào gan. Trong bào tương của tế bào gan, các ion đồng được gắn kết với glutathione, metallothioneins. Sự gắn kết này giúp bảo vệ tế bào không bị tổn thương do độc tính của ion đồng. Quá trình tổng hợp ceruloplasmin và đào thải đồng qua đường mật phụ thuộc vào chức năng của gen ATP7B. Gen ATP7B mã hóa cho enzyme ATPase, đây là một protein có tác dụng như một chiếc bơm vận chuyển đồng qua màng tế bào. Tuy nhiên, vai trò của protein này trong việc điều hòa quá trình chuyển hóa đồng ở trạng thái
11 bình thường cũng như khi mắc bệnh Wilson vẫn chưa được rõ. Giả thuyết được đưa ra là enzyme ATP7B chịu trách nhiệm trong việc vận chuyển đồng để thành lập phân tử ceruloplasmin và đào thải đồng dư thừa qua đường mật. Trong trường hợp hàm lượng đồng bình thường, enzyme ATP7B định vị trong thể Golgi của tế bào gan, giúp gắn kết đồng vào phân tử ceruloplasmin và phóng thích vào hệ tuần hoàn. Khi lượng đồng trong tế bào gan gia tăng, enzyme ATP7B sẽ di chuyển từ thể Golgi ra bào tương để thúc đẩy quá trình bài tiết đồng qua đường mật. Khi gen ATP7B bị đột biến sẽ dẫn đến tích lũy đồng trong mô, đây là điểm cốt lõi trong cơ chế bệnh sinh của bệnh Wilson21,29. Apo-Cp Ceruloplasmin Ceruloplasmin vào máu (1 phân tử ceruloplasmin chứa 6 nguyên tử đồng) Thể Golgi Enzyme Tế bào gan ATP7B Hình 1.1. Enzyme ATP7B tổng hợp ceruloplasmin trong thể Golgi và đưa vào máu “Nguồn: Pierson H. and Lutsenko S., 2019”30 Thể Golgi Tế bào gan Cu Enzyme ATP7B Thải Cu qua mật Hình 1.2. Enzyme ATP7B từ thể Golgi ra bào tương để thải đồng qua đường mật “Nguồn: Pierson H. and Lutsenko S., 2019”30